[实用新型]一种抑制叶顶间隙泄漏和减小汽流激振力装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种应用于汽轮机的装置。该装置能减小汽轮机叶顶间隙泄漏和汽流激振力，提高汽轮机性能。

背景技术

目前国内外公认，叶顶间隙内工质泄漏所引起的损失是影响汽轮机效率的主要因素之一。叶顶间隙泄漏还会产生汽流激振力，诱发汽流激振故障，严重影响机组的安全、稳定、可靠运行。随着汽轮机向着大容量、高参数方向发展以及现代社会对大型设备节能、减排要求的不断提高，减小汽轮机叶顶间隙泄漏及其诱发的汽流激振力就显得越来越重要。

目前，国内外减小叶尖泄漏的主要措施包括2方面：(1) 叶顶形状改进设计。对于含有围带的叶片，将叶顶围带外表面形状由光滑形改为非光滑形，如：在围带上开凹槽来增大泄漏流动阻力等；对于不含围带的叶片，将其顶部外表面形状由光滑平面改为蜂窝状平面等。(2) 汽缸内表面改进设计。最常见的方法是在汽缸内表面和叶顶围带之间布置梳齿型密封。总的趋势是：密封齿数越来越多，密封形式越来越复杂。近些年来，也出现了一些新技术，如：在汽缸内表面增设导流环，汽缸内表面和叶尖之间采用非均匀间隙设计等。减小汽流激振力的主要措施包括2方面：(1) 减小叶顶泄漏量。泄漏量小了，汽流激振力也就小了；(2) 减少泄漏量沿圆周方向上的不均匀性，如：调整转子在汽缸内的偏心等。

上述技术对于减小叶顶间隙泄漏和汽流激振力是有效的，但是其效果在很大程度上取决于叶顶间隙的大小。叶顶间隙越小，效果越好。对于汽轮机而言，为了防止动静摩擦以及由此可能产生的叶片断裂等事故，叶尖间隙不可能取得很小。

发明内容

针对上述问题，本实用新型提出一种新的能够减小汽轮机叶尖泄漏和汽流激振力的装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种抑制叶顶间隙泄漏和减小汽流激振力装置，包括：叶顶围带及固定在汽缸内表面上的支撑外壳，其特征在于：在所述的支撑外壳内设置一环形凹槽，在环形凹槽内设有流体耗散腔室，在叶顶围带上设有阻流盘，该阻流盘的外端位于所述的支撑外壳的环形凹槽内，在支撑外壳上设有阻流环且阻流环位于阻流盘的两侧，所述的阻流环通过一弹性连接件连接在环形凹槽内。

所述的阻流环还具有以与所述的环形凹槽侧面平行的受力板，在所述的环形凹槽侧面还设置有一压力调节腔室，在该压力调节腔室内通调压汽体，所述的阻流环的受力板设置在所述的压力调节腔室内并在调压汽体的作用下调整阻流环与阻流盘之间的距离。

所述的弹性连接件为轴向弹簧。

所述的阻流环还包括弹簧安装板，所述的轴向弹簧的两端分别固定在弹簧安装板和环形凹槽的侧面上。

本实用新型装置在叶尖围带上设置阻流盘，在阻流盘的两侧设置阻流环。阻流环通过轴向弹簧与支撑外壳相连，支撑外壳安装在汽缸内表面。阻流环与支撑外壳之间设计有压力调节腔室。机组运行状态下，通过引入压力汽体到调节腔室内来调节阻流环与阻流盘之间的间隙。

这种装置的具体原理分析如下：

(1) 阻流环和阻流盘的组合增加了汽体泄漏流动过程中的阻力，腔室内涡旋较多，能量耗散大，减少了汽体泄漏量；

(2) 阻流环和阻流盘的组合改变了汽流激振力的方向，并减小了其对转子的作用面积，从而可以有效地缓解汽流激振问题;

(3) 阻流环与阻流盘之间的间隙可以通过改变调节腔室内汽体压力来自适应调节。

与现有技术相比，本实用新型提出的减小叶顶间隙汽体泄漏和汽流激振力装置的有益效果如下：

(1) 通过在围带上设置阻流盘以及在阻流盘和支撑外壳之间设置阻流环，增大了汽体泄漏过程中的阻力。除了传统能量耗散机理外，本实用新型装置流体泄漏路径上增加了多个90度的直角转弯，此过程中会形成多个漩涡，能量耗散大，湍流增阻效果明显，泄漏量也因此而较小。用流体动力学（CFD）软件数值模拟计算结果表明，与传统叶尖安装梳齿式密封装置相比，本实用新型装置泄漏量减少了30%～50%。

(2) 阻流盘两侧汽体泄漏流动的方向相反，两侧汽流激振力可以部分抵消。此外，汽流激振力主要作用在沿轴线方向，径向汽流力的作用面积也较小。因此，汽流激振力会很小。CFD数值模拟结果表明，与传统叶尖梳齿式密封相比，本实用新型装置叶顶间隙激振力大幅减小。

(3) 引入压力汽体到调节腔室后，阻流环与阻流盘之间的间隙可以根据需要自适应调整，避免了摩擦，且间隙可以调节到很小，从而大大提高密封效果。 

附图说明

图1是本实用新型装置结构示意图；

图2是本实用新型装置局部结构示意图；